基于MES的甲醇工厂生产计划优化 基于MES的甲醇工厂生产计划优化

基于MES的甲醇工厂生产计划优化

  • 期刊名字:中氮肥
  • 文件大小:306kb
  • 论文作者:潘兆鸿,赵霞,金其辉,瞿志荣
  • 作者单位:上海交大工业自动化工程研究中心,上海交通大学,上海焦化有限公司
  • 更新时间:2020-06-12
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论文简介

第3期氮肥2010年5月M-Si zed n erogenous Fertilizer progressMay中氮肥3基吁MS的甲醇哩俨产计划优化3∞基于M的趣酪T其齑缺划优化(1.上海交大工业自动化工程研究中心,上海2002332.上海交通大学潘拢觴00翘3髖,金牒化氍司,上海200241)(1.上海交大工业自动化工程研究中心,上海200233;摘要]基于MS僐患慈戣产讠佻系统在诙颸锢郾醇坵海尹狻珹功。本文介绍了优化模型的建立和运行。模型的系数经MS信息总线从D∝S和ERP刷新,更新的模型和它当前的优化不断地适基于MES信息总线的生产计划优化系统在大型煤制中醇工厂开发成功。本文介绍了优化模更新的模型和它当前的优化不断地适[中图分粪曩词哩執行汞察鹹極识码介划;[瘰萆104-9932(2010)03-0007-04[中图分类号]TU996[文献标识码]A[文章编号]1004-9932(2010)03-000704MES--based Pr oduct i on Pl an Oot i m zat i on for Met hanol PlantMESsed Production Plantimization for metthanol planthaohon91 ZHAo Xi aNa hui 3‰nZhir on92(1. Shanghai shanghai jiao Da Industrial automatio egigneeringResesarch Centent Sharighh2gb200233 Chi na233, China;shanghanghiagtogng Vneersityy, sfaagahaio 2992 china i na3. Shanghang/ekin Co., Ltd Shngwha2o 249 Chin hi na)Abstract :Abstract nAn iine pseodpcaduortiopl phanopptinmiizatioprfof or largargales eahe bieed hesadorptahenels pl ant wasdevel oped da epedap是is由出ehe建hsfr币 uhatuiladorDfof d中 ruddell由 anit ittalireadriz atliooroefmeiegbefafi dients of therodel are medelviera甲e地四pE巴F出迪§ agkusughe常 etipgall nrefreyhedemqeheandialel and itsopt f naen's8Ptieraon speeies pets eeded tapa pt to new and haig ngryrtanseancesKey words: manufacturing execution systemolan; coal; methanol; optimizationKey Wbr ds: anuf act ursyst en MEonpl an; coal et hanol opt i m zat i on运行状况和市场变化的优化模型才有了赖以支撑0引言引言诼裾和市场变化的优化模型才有了赖以支撑上海焦化有限公司是一家有50年历史的大的物理基础花数学模型的建立型煤侑企业。德士古水煤浆加压气化得到的合煤化海鯀钷主脏裸唯啄再族里1浆觉热型的建立成气主要题槽为学家列时联连紫1是家统物号确通过模型所需研究的的气源:然出新楼和灯对象,没是紫名就发明确酒过模型所需研究的然气掺混舶过长碧供敌械市应遵循网氵配制曾邾赭垡諄玀硎作为颎籣源气掺钸廄钽輝恳俪嚼酪有嚀踉淾部工序和甲醇售价谌邾戒后瑀序恸哒可以抽取甲(葧科平衡)醇和〔O装置的服¢諜诛轍燃伟穫系!內啦酱浠眸更拽确定櫲豹数字关联混系统。垂萝气棘流蓕操憊觅。生产计划优化问题物料苹衡率、组分、原料及公用工程消耗工艺絮莸皊暌帮粜的多悝和墅和质垕统糢玍邾梚甍抨算绺彙可珓開现实工程数杂性,也煬化提傧皇絮以生;数抚花验浙离的讨论由来已日但只有完弋 CERP-MES--PLC和质指原群及余周工程消耗中国煤化岔成本和利(Ds)3层信檜翻树想贴餐复朔)地9CNMHG、南北城市煤′摑枞腺遡升絹褥恁化实际,优化模[收稿日期]2009-11-29基金项目]科技部863计划资助项目,2006AA042171型以2套(图1中仅画出1套)HBO4CO裝置作者简介潘兆鴻(1945-),男,上海市人,教授级高级工为核心,包括空分、德士古制气、制氢、南北城程师市煤气掺混和焦炉代道气制备等工序。中氮肥第3期焦炉钱遂煤气中氪肥第3期焦妒代道煤丘回收冷】冷箱号减平图p单本习德士古合成精 IH,OH湛城枣燃气煤醇釉燃气系统流程赤意南区掺混城市燃气图1煤制甲醇和燃气系统流程示意确策变量和目标函数约束关系共有78个,分别属于以下类量是忧评童妈转局标围成标函类型模型的约束关系共有78个,分别属于以下数的未知变量。模型中共设立30个决策变量(丁迹猊醮甭的死蓑置之的達接H括装游要生产负关系由图1确定,如:甲醇装置的净化气除了去继荷,城市煤气和焦炉代道煤气的负荷痍萁组成合成外,还可以抽出一部分去南、北区掺混或去邈(图1中标有箭头的流股的流率均为决策变量)。PSA装置产氢,PSA装置的当量解吸气去北区掺额滁目标函数函煤为在目的本在目前体混,这样的物料流向需要用几个变量之间的约束薯制下,折旧、工资和管理费多为刚性的设关系来表征。定F=S-Q,其中:F为边际效益,S为销售收单先装置之间的物平衡美系入,Q为物耗和公用工程消耗成本。它情的原则节点的进出流股达成质量平衡组办滴个表达式为S=∑销售价ⅹ决策变量中的商話量,有反应的单元(变换、合成等)进出物料组分Q=∑原料或公用工程单价×完全消耗系要决应符合反应的化学计量关系。你能獲策变量。i3)各单元装置,包括大型量的丹边豆血从实时籹掘得撲入产束,任緬单元農杋餖型帆泵的约数据得到羁耗綮蘷或掊局产如甲醇装塔板漏液或压缩机喘振等因素,有的还有下限的燾置的德士古气、变换气、净化气、CO镯的废约束。题约热气、非变换净化气等)的完全消耗系数及(4)产品必须满足的质量要求,南、北区由时数都团的气关肃的校图离物遍套泰米,区系),逐个、精确地描述电、煤、焦、汽等消指标。耗与决策变量之间的关系。传统离线生钾划优(5)由外部环境或市场决定的因素,有时指化时,这类数据取自设计值或财务报裴溮统计还需要添加某些约束,如醋酸厂负荷变化对CO值,用常数代替关联式,这种与实际状阀的偏离气用量婵郾境或電坳泱的箇豢,有时往往使传统离线生产计划优化出现差异约束条件的考虑是一项细致的工作。少了,1.3建立约束关系优化结果不可行;条件之间矛盾了,优化运算魔妖凝系统边界和目标函数确定后:约束由可行解系统的特征和性能决定的。约是甘标函数1.4徙段惹鬥早酉细煌仁。少了的乘界府精函敷进行寻优运经历了1CNMHG了如下的界和昇抔赠热弹牢屆專彩是由汗划优化型:优型及其求解方法游读3的步骤后,得到了如下的c千土工最大果吉卧奏本升第3期潘兆鸿等:基于MS的甲醇工厂生产计划优化mnf(戈i)30)优化模型及一些物耗关联式中的系数只有不st乃i(曼帮(歹=1,2潘兆鸿舒(S的甲慟菜自送线行着的工艺装置和当天的市场状g尼(划M0-(1,2=r;278)30)况忧奀昦没铑鹲耨銌掬檠据,才能该模型是♂有3个袂葷弯量。,6个约束酥炒愆裯麟閃狹曇森鸲逹所颃,也才具方程(使用时会有增减)的俿化间颎,麴朿中洧现霂舶馩梼儉鴳暎俿猶孫统穅厂3层信有6个为等式是不骞。鋉8等患拮阃酌兴姍囱崆边际效益,也才具约束中有壅、(俫辔悆约鹌罐线伡守有现实的参考价值。生产优化系统和工厂3层信束。也就嘉父境约有盐不等线数息结构之间的关系如图2。非线性规划问当前财务、经济数据更新引|擎,经輜輿坠殘憇输个续睥俾甲划毘ERP优化计算屏蕠良奷魄硬妏炜科侭顥的骚性证哪得了满意的算具有良好的适应性和很强的坚固性,取模型消耗系数MES优化模型2实时数线巢集和数据中间件实时刷新2实时数据在线采集和数据中间件计算结果PLO2.1数据在线采集的必要性T是料线饿入成易2数警具纺物公倍结构的关系煤制甲精a盒包园生广优化云统和气、液三委的行然讯森死靳科连续产出连绿时作最S重簍獯鬻织成部分外,每天操入的某价桕困釆胸辑和赃运所成粳艨庹梨酴数据賡M连接MS程有所变儷有胛的珰眴销簙脩ˆ郤场怏俅捎有诽优仳鹣他第竻鸰的誑带和糈梁,它的所涨落。所涨落。主墅功能囪3。数据中阂侔管理部ERI数据数据输出采集换算处理分组各装置PL( DCSMES数据通道据校正优化模型参数读入关系模块数据数据库MES计划优化系统图3生产优化系统的结构1)根据优化模型修正系数和关联式的霱巛嚣醣划统回归或其他函数计算等。要建立配置表,采集实时数据(鹵擊是产优化系统的绪樽型需要将数据分组,如消耗系数、和关系数据(主要是组分和价格质量、价格和中国煤化工要建立配置表采集啉数辑要是流郸积进行校A)技糗m息 CNMHG组分)(1)根据体賴梨絛憝科芮騏式的需分(弻垛工数拓刀组,如消耗系数、和关系数据(主要是组分和价格)质量、价格和供需限制等。(2)将采集到的数据进行单位换算。(5)对工艺物流的数据(包括流率和组分)(歹夥戮居按需要进行运算处理,包括积进行校」中氮肥第3期(6)将处理后的数据转储到关系数据库。部分。输入部分的“计划产量"和“产品及原旦启动划优化系统后,将自动读人数据中氮料价格”共20个数据由ER提供当值,“直中间件准备妚的府幣颟裾痢潮炅萦耱h謫消赫甭猕科許姮僚缉矿,縻数据由数据的平均值胆菥傷敚槳玭系黇,聃笮羢箅爰据料徴σS國养狼酴擐筷蕠颶,γ饣h的平均擎,得到眈秕簟緒组偞鳘理砦馐虑調艦γh獺蓕淾″楳气碔黨搖栴垬科个耱菝置能力划,并将眷饽芡奂系燚据燡型狱馇詢和趋鏐丨恕夆数据黹轡封鱖谀修钕鹙确认,当分析n擎,得到优化计算结果,供管理者考虑调整计燃,井户,熟感替車元裂置煅皆的当前状态。刘,计将备关系数据库,供查词和势块38管尚改解点是,运行”电m精普单。优化结软件禁疗數毫钟s服务器和客户畏在计爆录补9疣送表抹和多个数据算机,操俟简僳统界卿。M尿φ供綸用户同懇诋觴幅了里伋涛颞,6个工况为输入、输岀郡缲作鬧儦,需驅处磲皊昼輸》擲虎计皪纟驦列迂选聰25个工况为输人、输出2部分,用户需要的号吓优杷弁冀的结结果列于表1、表2表1变工况下优化计算的结果工城市煤气甲醇效益成本H2煤小焦中焦蒸汽1蒸汽2况/m3h-1/t.d-1/m3h-1/m3h-/%kWhh-1/t·d-1/td-1/t·d-1/t·d-1/td-l13300073003100001003668.548.61330007300310010101.43898.149.31167006373003100105.2102.33659908.711670063173003100110.1103.73691117774071604003100107,4121.13761667002573100106.1118.53628517354297.544.9表2变工况下掺混气组分气量m/h北区线UGI况掺混量焦炉气炉气妒净化气天然气氮气掺混量焦妒tUcw炉气妒气净化气天然气氮气1785003750011400029600563002890022100130017850023760的001324609700e9604000065900338090064018000130120021602002100684003为80096901570096o0500008398359908002194002901200210020o21o579oo508017.88225000,506900288835y8029y900842100。0120021002002100003230027500260010200260068003420024500232000120021004656005O08009 0002100610300038500215009300295004100065200280002020011600012002100575100-52500z75002600T200260Uo868003220024500z200Tz00210061030003850021500930029500410065200z2020pM]. New York: M002100结语Graw-Hill Company, 1995: 184-192结语MES煤制甲醇工厂生产计划优化系统为流2]Pkc,1w咄 ndust PEst时”.work:M程工业企业调整生产计划,获取机会利润配置了Thomas F edgar, Dayid'M Himmelblau. Leon S Lasdon令、ME媒崖生业矩鞭张N业测要“,uni ti es2nd-ed [M]. New York业企並塾笙严评划挖揆瑖粉姿莉潸髭约工具,也为燥化工企业进行运行数据、财务数据等试质得系哪胜:图5的综合运用,深层挖掘利葳馈提供了新的科出顺社中国煤化工 ended[ M.№wYrk[5]何孙G他王CNMHG学出版社环境[l] Bodington, C Edward. Planning, scheduling and control[4张踹生23芏锇3宋宏宇.过程系统工程概论[M.北京[参考文献]科学出版社,2001:241-245[S]何小荣.化工过程优化[M.北京:清华大学出版社[1]Bodi趸教提Edwar d. Pl anni ng, schedul i ng and cont rol2003:223-244.323-333

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